1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : المعادلات التفاضلية و التكاملية : معادلات تفاضلية :

Spherical Bessel Differential Equation

المؤلف:  Abramowitz, M. and Stegun, I. A

المصدر:  Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover

الجزء والصفحة:  ...

5-7-2018

1393

Spherical Bessel Differential Equation

Take the Helmholtz differential equation

 del ^2F+k^2F=0

(1)

in spherical coordinates. This is just Laplace's equation in spherical coordinates with an additional term,

 (d^2R)/(dr^2)PhiTheta+2/r(dR)/(dr)PhiTheta+1/(r^2sin^2phi)(d^2Theta)/(dtheta^2)PhiR+(cosphi)/(r^2sinphi)(dPhi)/(dphi)ThetaR+1/(r^2)(d^2Phi)/(dphi^2)ThetaR+k^2RPhiTheta=0.

(2)

Multiply through by r^2/RPhiTheta,

 (r^2)/R(d^2R)/(dr^2)+(2r)/R(dR)/(dr)+k^2r^2+1/(Thetasin^2phi)(d^2Theta)/(dtheta^2)+(cosphi)/(Phisinphi)(dPhi)/(dphi)+1/Phi(d^2Phi)/(dphi^2)=0.

(3)

This equation is separable in R. Call the separation constant n(n+1),

 (r^2)/R(d^2R)/(dr^2)+(2r)/R(dR)/(dr)+k^2r^2=n(n+1).

(4)

Now multiply through by R,

 r^2(d^2R)/(dr^2)+2r(dR)/(dr)+[k^2r^2-n(n+1)]R=0.

(5)

This is the spherical Bessel differential equation. It can be transformed by letting x=kr, then

 r(dR(r))/(dr)=kr(dR(r))/(kdr)=kr(dR(r))/(d(kr))=x(dR(r))/(dx).

(6)

Similarly,

 r^2(d^2R(r))/(dr^2)=x^2(d^2R(r))/(dx^2),

(7)

so the equation becomes

 x^2(d^2R)/(dx^2)+2x(dR)/(dx)+[x^2-n(n+1)]R=0.

(8)

Now look for a solution of the form R(r)=Z(x)x^(-1/2), denoting a derivative with respect to x by a prime,


But the solutions to this equation are Bessel functions of half integral order, so the normalized solutions to the original equation are

 R(r)=A(J_(n+1/2)(kr))/(sqrt(kr))+B(Y_(n+1/2)(kr))/(sqrt(kr))

(17)

which are known as spherical Bessel functions. The two types of solutions are denoted j_n(x) (spherical Bessel function of the first kind) or n_n(x) (spherical Bessel function of the second kind), and the general solution is written

where

j_n(z) = sqrt(pi/2)(J_(n+1/2)(z))/(sqrt(z))

(19)

n_n(z) = sqrt(pi/2)(Y_(n+1/2)(z))/(sqrt(z)).

(20)

 


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 437, 1972.

Zwillinger, D. Handbook of Differential Equations, 3rd ed. Boston, MA: Academic Press, p. 121, 1997.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي